(57)【要約】【課題】  供給する極性液の汚損がなく、燃料電池またはその水素変換器に極性液を供給する機能と、発生した炭酸ガスの排出路としての機能を有する燃料電池用極性液供給体、該供給体の製造方法、およびそのような極性液供給体を用いる燃料電池を提供する。【解決手段】  平均細孔径が１００〜２００μmの連続気泡を有し、かつ細孔表面の少なくとも一部にカルボキシル基のような親水基を形成させた、炭化水素系連続気泡体からなる燃料電池用極性液供給体；炭化水素系連続気泡体の細孔に、酸素含有ガスの存在下にフッ素ガスを通して、細孔表面にフルオロホルミル基を形成させる工程、およびついで上記フルオロホルミル基を加水分解してカルボキシル基を形成させる工程を含む、極性液供給体の製造方法；ならびに上記極性液供給体を介して、該極性液を改質器または燃料極に供給するとともに、発生する炭酸ガスを排出することを特徴とする燃料電池。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均細孔径が１００〜２００μmの連続気泡を有し、かつ細孔表面の少なくとも一部に親水基を形成させた極性液親和性表面を有する、炭化水素系連続気泡体からなる燃料電池用極性液供給体。
【請求項２】
細孔の平均細孔径が、１２０μmを越えて１８０μm以下である、請求項１記載の燃料電池用極性液供給体。
【請求項３】
親水基が、カルボキシル基である、請求項１または２記載の燃料電池用極性液供給体。
【請求項４】
極性液が、メタノールまたはメタノール水溶液である、請求項１〜３のいずれか一項記載の燃料電池用極性液供給体。
【請求項５】
炭酸ガス排出路を兼ねる、請求項１〜４のいずれか一項記載の燃料電池用極性液供給体。
【請求項６】
炭化水素系連続気泡体の細孔に、酸素含有ガスの存在下に、分圧３．６kPa｛２７Torr｝〜１０．５kPa｛７９Torr｝のフッ素ガスを通して、細孔表面にフルオロホルミル基を形成させる工程、およびついで上記フルオロホルミル基を加水分解してカルボキシル基を形成させる工程を含む、請求項１〜５のいずれか一項記載の燃料電池用極性液供給体の製造方法。
【請求項７】
極性液を水素源または燃料として用いる燃料電池において、請求項１〜５のいずれか一項記載の極性液供給体を介して、該極性液を改質器または燃料極に供給することを特徴とする燃料電池。
【請求項８】
ダイレクトメタノール型である、請求項７記載の燃料電池。
【請求項９】
極性液供給体が、炭酸ガス排出路を兼ねる、請求項７または８記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極性液、特にメタノールまたはメタノール水溶液に親和性の表面を有する連続気泡体からなる燃料電池用極性液供給体およびその製造方法に関する。さらに具体的には、本発明は、炭化水素系連続気泡連続気泡体からなる連続気泡体の細孔表面の少なくとも一部に、カルボキシル基のような親水基を形成させた燃料電池用極性液供給体、およびその製造方法に関する。また、本発明は、上記極性液供給体を用いた燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノートパソコン、電子手帳、携帯電話のようなモバイル機器は、高性能プロセッサの採用や、動画処理などの機能の増加により、ますます高性能の電池を必要としている。そのため、リチウムイオン電池をはじめとする通常の二次電池は、モバイル機器の機能強化や長時間駆動を可能にするための特性を満足させなくなっている。
【０００３】
一方、燃料電池は、重量エネルギー密度（単位重量あたりの電気容量）がリチウムイオン電池の約１０倍と大きい。クリーンなエネルギー源であることとあいまって、このような機器に燃料電池を用いることが、課題になっている。
【０００４】
燃料電池は、負極に燃料を、正極に該燃料を酸化する物質を供給して、化学反応の自由エネルギーを電気エネルギーに変換するもので、水素−酸素燃料電池、炭化水素燃料電池、ヒドラジン燃料電池など各種の燃料電池が実用化され、または実用化に近づいている。しかし、水素やヒドラジンのような爆発性のある物質を用い、特に水素は、高圧容器を必要とするため、一般民生用として普及するには、安全性の確保のための技術的配慮が必要である。たとえば、燃料として負極に供給する水素を貯蔵する代わりに、天然ガス、プロパン、ナフサ、メタノールなどを貯蔵して、変換器で水素に変換して用いることが行われている（非特許文献１、１５８〜１６４頁参照）。
【０００５】
メタノールを用いる燃料電池は、比較的安全なメタノール水溶液を水素源とするため、高圧容器の必要がなく、安全上、有利である。また、メタノールを水素に変換せずに直接燃料として用いるダイレクトメタノール形燃料電池の検討も進められており、改質器を用いないので、小型・軽量化および安全性の上でさらに有利である（非特許文献１、２１０〜２１７頁；非特許文献２、１２９〜１３１頁参照）。
【０００６】
メタノールまたはその水溶液を、メタノール容器から改質器またはセルに供給するのにポンプを用いると、モバイル機器のように小型・軽量化が必要な機器にとって、大きな負担になる。
【０００７】
メタノールまたはその水溶液を供給するのに、連続気泡体の成形体の毛管現象を用いることが考えられる。しかしながら、ポリウレタンフォームには、ウレタン結合のような極性基が存在し、メタノールまたはその水溶液のような極性液との親和性のために、フォームが膨潤して細孔径などの寸法安定性が悪く、実用に供することができない。一方、ポリオレフィンやポリジオレフィンのような炭化水素系ポリマーからなる連続気泡体は、細孔表面が疎水性であるために、極性液との親和性が乏しく、充分な吸い上げ・供給速度が得られない。また、細孔表面を界面活性剤で処理すると、メタノールまたはその水溶液の供給速度は上昇するが、通過するメタノールまたはその水溶液が界面活性剤で汚染され、電極まで到達すると、その電気伝導を阻害する。
【０００８】
したがって、上記の疎水性ポリマーからなる連続気泡体を用いて、膨潤による寸法変化を生じることなく、極性液を細孔に通すことが可能な極性液供給体を得ることが求められている。
【０００９】
メタノールまたはその水溶液を用いる燃料電池のもう一つの解決すべき課題として、反応による炭酸ガスの蓄積がある。水素変換形の場合、変換器において、式１のように、水素とともに炭酸ガスが発生する。
ＣＨ３ＯＨ  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ２  ＋  ３Ｈ２
また、ダイレクトメタノール形燃料電池の場合、燃料極において、同様に炭酸ガスが発生する。
燃料極：ＣＨ３ＯＨ  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ２  ＋  ６Ｈ＋  ＋  ６ｅ−
空気極：３／２Ｏ２  ＋  ６Ｈ＋  ＋  ６ｅ−  →  ３Ｈ２Ｏ
【００１０】
こうして発生する炭酸ガスを除去する必要があり、特にダイレクトメタノール形においては、炭酸ガスの蓄積によって電極に悪影響を及ぼすため、次第に燃料電池の出力が低下する。そのため、発生した炭酸ガスの排出路として、他に排出路を設けることができない構造では、極性液供給体の連続気泡を介して炭酸ガスを排出することが必要になる。
【００１１】
ポリオレフィンのような無極性ポリマーや、その織布または不織布のような繊維に、フッ素ガスと酸素を反応させて、親水性表面を有する無極性ポリマーを得ることが知られている。そして、この技術を、多孔質膜（特許文献１、２）や、不織布のような多孔体（特許文献３）などの細孔表面に適用しうることが開示されている。しかしながら、上記の表面処理ポリマー多孔体の用途は、電池のセパレーター（特許文献１〜３）またはろ過用フィルター（特許文献２）のような、膜または平面状のポリオレフィンとしての用途であって、極性液供給体のような用途への適用は知られていない。また、架橋ポリオレフィン連続気泡体に、アクリル酸をグラフト重合させて親水化し、土壌に配合してその保水性を改善することが開示されている（特許文献４）。しかしながら、このような処理を、微細な連続気泡体に適用して、膨潤などの寸法変化がなく、燃料電池の極性液供給体として用いることは知られていない。
【特許文献１】特開平０７−０５３７６３号公報
【特許文献２】特開平０７−２４６３３２号公報
【特許文献３】特開平０９−０１７４０７号公報
【特許文献４】特開平０６−０３０６５６号公報
【非特許文献１】池田宏之助編著、「燃料電池のすべて」  日本実業出版社、２００１年発行
【非特許文献２】電気学会  燃料電池運転性調査専門委員会編、「燃料電池発電」  コロナ社、１９９４年発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、本発明の課題は、メタノールまたはその水溶液のような極性液を供給するために、ポンプを用いる代わりに、供給する極性液の汚損がなく、かつ機器の小型・軽量化に有利な方法で極性液を供給するとともに、発生した炭酸ガスの排出路としての機能を有する燃料電池用極性液供給体を提供することである。また、本発明のもうひとつの課題は、上記の燃料電池用極性液供給体の製造方法を提供することである。さらに、本発明の他の課題は、そのような極性液供給体を用いる、小型・軽量化された燃料電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、上記の課題を達成するために検討を重ねた結果、特定の平均細孔径を有する炭化水素系連続気泡体の細孔表面にカルボキシ基のような親水基を形成させた連続気泡体を極性液供給体として用いることにより、上記の課題を達成しうることを見出して、本発明を完成させるに至った。
【００１４】
すなわち、本発明は、平均細孔径が１００〜２００μmの連続気泡を有し、かつ細孔表面の少なくとも一部にカルボキシル基のような親水基を形成させた、炭化水素系連続気泡体からなる燃料電池用極性液、特にメタノール系液体の供給体に関する。また本発明は、炭化水素系連続気泡体の細孔に、酸素含有ガスの存在下にフッ素ガスを通して、細孔表面にフルオロホルミル基を形成させる工程、およびついで上記フルオロホルミル基を加水分解してカルボキシル基を形成させる工程を含む、上記連続気泡体の製造方法に関する。さらに本発明は、メタノールのような極性液を水素源または燃料として用いる燃料電池において、上記極性液供給体を介して、該極性液を改質器または燃料極に供給することを特徴とする燃料電池に関する。
【００１５】
本発明の極性液供給体として用いられる連続気泡体は、軟質、半硬質、硬質など、どのような連続気泡体でもよく、その目的、たとえば燃料電池の種類や形状に応じて適宜選択される。
【００１６】
連続気泡体を構成するベースポリマーは、極性液で膨潤しない炭化水素系高分子化合物である。炭化水素系高分子化合物は、親水基を形成させる反応において、反応部位で分子鎖の切断を生じるが、連続気泡体の機械的性質や外観を損ねるような分解などの副反応を伴わず、また細孔の形状や細孔径が変化することなく、細孔表面の少なくとも一部に、メタノールの供給に有効な量のカルボキシル基を容易に形成させることができる。このような炭化水素系高分子化合物としては、各種の重合法によって得られるポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−高級アルキレン共重合体のようなポリオレフィン樹脂；ＥＰＲ、ＥＰＤＭのような炭化水素系ゴム；スチレン−エチレン・ブテン−スチレンブロック共重合体、スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体のような炭化水素系熱可塑性エラストマーなどが例示され、耐薬品性に優れることから、ポリオレフィン樹脂が好ましい。また、主鎖の切断なしに多量の親水基を導入できることから、分岐を有するものがより好ましく、耐薬品性と柔軟性に優れいてることから、エチレン−ブテン共重合体が特に好ましい。
【００１７】
本発明の極性液供給体の平均細孔径は、多少の極性液供給速度を犠牲にしても、該供給体による極性液の円滑な供給を行うために、通常２００μm以下であり、１８０μm以下が好ましい。また、炭酸ガスの排出を同時に行うことが可能なことから、通常１００μm以上であり、１２０μmを越えることが好ましい。平均細孔径が１００μm未満では、極性液供給体を介しての炭酸ガスの排出ができず、２００μmを越えると、極性液供給速度が著しく低下する。
【００１８】
極性液供給体の空隙率は、大きい方が極性液供給速度が大きく、７０％以上であることが好ましい。充分な機械的強度を有しながら、優れた極性液供給速度を示すことから、８０〜９０％がさらに好ましい。
【００１９】
極性液供給体の細孔に形成される親水基としては、ヒドロキシル基、カルボキシル基、スルホン基、アミノ基などが例示され、ベースとなる炭化水素系高分子化合物を劣化させることなく容易に形成でき、細孔の親水性化に有効で、また副生物の除去も容易なことから、カルボキシル基が好ましい。このような親水基は、細孔を通して極性液を供給できるよう、細孔の内表面の少なくとも一部に形成される。
【００２０】
本発明の極性液供給体に、必要に応じて、充填剤、色材、可塑剤、軟化材、滑剤、帯電防止剤、酸化防止剤、難燃剤、紫外線吸収剤、抗菌剤および／または防カビ剤などを配合することができる。これらは、たとえば連続気泡体を形成させる前に、疎水性ポリマーに混練するなどの方法によって、系中に導入することができる。
【００２１】
本発明の極性液供給体に用いられる連続気泡体は、たとえば炭化水素系高分子化合物もしくはそれを含む系に、核剤を分散もしくは溶解させた後、水または適切な溶媒を用いて核剤を抽出させる抽出法；あるいは該高分子化合物もしくはそれを含む系に、不活性ガスを機械的に混入するメカニカルフロス法などによって形成させることができ、より均一な細孔径の連続気泡体が得られることから、抽出法が好ましい。抽出法で用いる核剤としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化アンモニウム、硝酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、硫酸ナトリウム無水物、炭酸ナトリウム無水物、メタケイ酸ナトリウム無水物および四ホウ酸ナトリウム無水物のような無機化合物；ならびにトリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、ソルビトール、スクロース、可溶化デンプン、グリシンおよび各種有機酸塩（たとえばリンゴ酸、クエン酸、コハク酸、グルタミン酸などのナトリウム塩）のような有機化合物が例示され、環境への影響がないことなどから塩化ナトリウムが好ましい。上述の添加剤、たとえば系に流動性を与えて核剤の分散を助けるための、ポリエチレングリコールのような可塑剤を配合することが有効である。メカニカルフロス法で混入する不活性ガスとしては、窒素などが例示される。炭化水素系ゴムのような連続気泡体の形成に加硫（架橋）を伴う系では、高分子化合物に、必要に応じて加硫剤（架橋剤）および加硫促進剤を混合して、それぞれの系によって選択される適切な条件で加硫を行う。
【００２２】
本発明の極性液供給体は、上記のようにして得られた連続気泡体の細孔に、親水基を形成したものである。親水基としては、前述のような理由から、カルボキシル基が好ましい。
【００２３】
以下、カルボキシル基の形成を例にとって説明する。たとえば、まず細孔に酸素の存在下でフッ素ガスを通して、細孔表面にフルオロホルミル基を形成させる工程と、上記工程で形成されたフルオロホルミル基を加水分解する工程を組み合せて、形成させることができる。この反応は、下記のように示され、側鎖のＣ−Ｈ結合がカルボキシル化されても、主鎖の切断を伴わない。それに対して、主鎖の炭素原子のＣ−Ｈ結合がカルボキシル化されると、主鎖の切断を伴う。
【００２４】
【化１】
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【００２５】
フルオロホルミル基形成工程で用いられる酸素は、酸素ガス、酸素富化空気、空気などのガスとして供給することができ、反応を安定に進め得ることから酸素ガスが好ましい。反応は、常圧でも、減圧または加圧でも実施できるが、制御よく反応を進行させるために、常圧か、フッ素ガスの漏れを防ぐためやや減圧に、たとえば６０kPa｛４５０Torr｝〜常圧で実施することが好ましい。酸素とフッ素は同時に供給してもよく、酸素を先に供給して、酸素雰囲気を形成させておき、そこにフッ素を導入してもよい。
【００２６】
細孔表面に有効な量のカルボキシル基を形成して、大きな平均細孔径でも極性溶液を供給できるために、フッ素ガスの分圧は、３．６kPa｛２７Torr｝以上であり、４．８kPa｛３６Torr｝以上が好ましい。一方、発熱反応が急激に進行して副反応を生じないために、フッ素ガスの分圧は、１０．５kPa｛７９Torr｝以下であり、９．５kPa｛７１Torr｝以下が好ましい。温度は通常１０〜５０℃、好ましくは２０〜４０℃である。反応時間は、任意に設定することができる。
【００２７】
カルボキシル基の形成は、水分を含んだ空気と接解させて、雰囲気中の水分と反応させる方法、または常温か、加温された水を細孔に通す方法により、先に形成したフルオロホルミル基を加水分解することによって行うことができる。副生するフッ化水素は、反応終了後、洗浄水に溶解させて系外に排出することができ、また水酸化カリウムのようなアルカリ性物質によって中和することができる。
【００２８】
このようにして得られる、細孔の少なくとも一部の表面に、カルボキシル基のような親水基を形成させた炭化水素系の連続気泡体は、ポンプのような機器を使用せずに、メタノール系液体のような極性液を容器から目的の部位に供給する、極性液供給体として用いることができる。
【００２９】
各種の用途に応じた成形体、特に燃料電池に使用するための極性液供給体のような成形体の成形は、押出成形、射出成形、圧縮成形、トランスファー成形などの方法によって行うことができる。また、シート状に押出した後に任意の形状に切断するなどの、加工を行ってもよい。この成形は、連続気泡体の形成と同時に行ってもよく、得られた発泡体を成形してから親水基を形成させてもよい。
【００３０】
本発明の燃料電池は、メタノールなどの低級アルコールやその水溶液のような極性液を水素源または燃料として用いる燃料電池であって、該極性液を、その容器より、上記本発明の極性液供給体を介して、改質器または燃料電池に供給することを特徴とする。極性液としては、水素源または燃料用の、上記のメタノールおよびその水溶液（以下、メタノール系液体という）のほか、発酵法などによって得られるエタノールやその水溶液、メタノールおよび／またはエタノールを他の成分とともに含む液体などが例示される。
【００３１】
メタノールを水素源として用いる燃料電池を例にとると、メタノール系液体を改質器に供給して、部分酸化反応や水蒸気改質などの改質反応により、水素を含む改質ガスを生成させ、この水素を燃料電池の燃料極に接する燃料室に供給する。燃料電池は、リン酸水溶液、アルカリ性水溶液、溶融炭酸塩、固体酸化物、固体高分子などを電解質として含み、必要に応じて触媒および／または電解質保持材を含む電解質層の両側に、炭素繊維のような多孔質導電体で構成される、燃料極と酸素極とを設けたものであり、燃料極に供給される水素と、空気などとして酸素極に供給される酸素との反応によって生じるエネルギーを、上記両極より電気エネルギーとして取り出すことができる。
【００３２】
ダイレクトメタノール型燃料電池のように、燃料としてアルコールを直接に用いる燃料電池は、メタノール系液体のようなアルコール含有液体を直接に燃料極に供給して、水素の代わりに燃料として用いるものである。たとえば固体高分子電解質膜を電解質層とし、炭素繊維のような担体に担持させた白金系触媒、たとえば燃料極のＲｕ−Ｐｔ触媒、空気極のＰｔ触媒により、酸化して炭酸ガスと水を生じる反応によって発生するエネルギーを、上記と同様に取り出すことができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によって、メタノール系液体のような極性液を汚染することなく、かつ極性液によって膨潤や寸法変化を生じることなく、円滑に極性液を供給し、かつ発生した炭酸ガスを排出することができる極性液供給体、およびそれを用いる燃料電池を、容易に得ることができる。本発明の製造方法により、発泡体の物性を損なうことなく、上記の極性液供給体を製造することができる。さらに、本発明の極性液供給体を介して、メタノール系液体を改質器または燃料極に供給することにより、メタノールを水素源として用い、またはメタノールを燃料として用いる、小型・軽量化された燃料電池を得ることができる。特にダイレクトメタノール型のような直接燃焼型燃料電池は、メタノールを直接に燃料として用いるので改質器を必要とせず、小型・軽量化が必要な用途に、特に好適である。
【００３４】
特に本発明の極性液供給体を用いる本発明の燃料電池は、極性液供給体が炭酸ガス排出路を兼ねるので、発生する炭酸ガスを排出する他の手段を設ける必要がなく、燃料電池の構造を単純化し、かつ小型にすることができる。このことは、発電により発生した炭酸ガスが燃料極に蓄積して、出力が低下するダイレクトメタノール型燃料電池の場合に、容易に炭酸ガスを排出できることから、特に有効である。
【００３５】
本発明の極性液供給体は、平均細孔径や細孔表面の親和性を制御よく製造できる。したがって、本発明の燃料電池は、このような極性液供給体を用いることにより、膨潤による寸法変化を考慮することなく、極性液の供給量や、発生する炭酸ガスの排出量を制御よく設計できる。さらに、極性液供給体としてポリオレフィン樹脂のような熱可塑性樹脂を用いると、リサイクルにも有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明を、実施例によってさらに具体的に説明する。実施例および比較例中、部は重量部を示す。本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例において、実施例３の極性液供給体を代表例として示す。下記に示す方法により、細孔表面を親水化した連続気泡体を作製した。これを必要な寸法に切断して、測定試料に供した。得られた連続気泡体のメタノール水溶液の吸収および通気性を、下記のようにして測定した。
【００３７】
試料作製例
エチレン−ブテン共重合体１５部に、平均分子量２０，０００のポリエチレングリコール２５部、および平均粒径１５０μmの塩化ナトリウム微粉末８５部を配合し、ニーダーで撹拌・混合した後、押出機により、厚さ２mmのシート状に押出成形し、ついで長さ１５０mm、幅４０mmの短冊状に切断した。これを、常温の水中に投入して４８時間放置することにより、水で核剤を抽出して、エチレン−ブテン共重合体の軟質連続気泡体を得た。
【００３８】
これを耐圧密閉容器に入れて、いったん減圧にし、常温で酸素ガスで満たし、ついでフッ素ガスを導入して、別途に示す分圧で全圧９０．７kPa｛６８０Torr｝の酸素ガスとフッ素ガスを、細孔内に充満させた。これを１時間放置して、細孔表面にフルオロホルミル基を形成させた。ついで、常温の水中に３０分浸漬することにより、フルオロホルミル基を加水分解してカルボキシル基とし、さらに常温の水で洗浄して、副生したフッ化水素を除去した。このようにして、空隙率８５％で平均細孔径１５０μmの細孔を有し、細孔表面にカルボキシル基を有するエチレン−ブテン共重合体の連続気泡体の試料を得た。
【００３９】
メタノール水溶液の吸収
１０重量％のメタノール水溶液を調製した。４０mmｘ４０mm、厚さ２mmの連続気泡体の測定試料を作製し、その１辺を、温度２５℃の上記メタノール水溶液の液面に接触させて、液が気泡を通って上辺まで昇る時間を測定した。ただし、６０分経過後も液が上面に到達しなかった場合、液が細孔に吸収された高さを求めた。
【００４０】
通気性
厚さ２mmの連続気泡体試料について、Automated Perm Porometer Model CFP-1100-AEXL（西華産業株式会社商品名）を用い、側面から気体が洩れないようにセットして、温度２５℃、圧力差１kPaにおいて厚さ方向に空気を通し、通気性を測定した。
【００４１】
実施例１〜６、比較例１〜３
塩化ナトリウム微粉末の平均粒径と配合量を変えることによって、表１に示す各種の空隙率および平均細孔径の細孔を有する軟質連続気泡体を得た。これを耐圧密閉容器中で、８２．０kPa｛６１５Torr｝の酸素ガスと８．７kPa｛６５Torr｝のフッ素ガスで処理し、ついで加水分解するこよにより、細孔表面にカルボキシル基を有するエチレン−ブテン共重合体の連続気泡体の試料を得た。この試料について、メタノール水溶液の吸収および通気性を測定した。その結果は、表１に示すとおりであった。
【００４２】
比較例４
細孔の表面処理を行わなかった以外は実施例３と同様にして、細孔表面に親水基を有さず、表１に示す空隙率と平均細孔径の細孔を有するエチレン−ブテン共重合体の連続気泡体の試料を得た。この試料について、メタノール水溶液の吸収および通気性を測定した。その結果は、表１に示すとおりであった。
【００４３】
【表１】
2006244826.tif 000003
【００４４】
実施例７、８、比較例５、６
実施例３と同様の軟質連続気泡体を用い、全圧９０．６kPa｛６８０Torr｝のうちフッ素ガスの分圧を表２のように変えた以外は、実施例３と同様の実験を行なった。その結果は、表２に示すとおりであった。
【００４５】
【表２】
2006244826.tif 000004
【００４６】
表１に示すように、細孔表面にカルボキシル基を有し、平均細孔径が２００μm以下、特に１８０μm以下のエチレン−ブテン共重合体の連続気泡体の試料は、メタノール水溶液に対して充分な親和性を示し、極性液供給体として必要な供給能力を有することが確認された。メタノール水溶液の吸収は、平均細孔径が小さいほど、また空隙率が大きいほど、高い値を示した。一方、平均細孔径が１００μm以上、特に１２０μmを越えるものは、炭酸ガスの排出路として充分な通気性があることがわかった。したがって、炭酸ガスの排出路を兼ねるメタノール供給体として、平均細孔径が１００μm以上、好ましくは１２０μmを越え、かつ通常２００μm以下、好ましくは１８０μm以下の、細孔表面にカルボキシル基を有するエチレン−ブテン共重合体の連続気泡体が、好適であることが立証された。それに対して、細孔の表面処理を行わなかった比較例３の試料は、疎水性を示し、メタノール水溶液を全く吸い上げなかった。また、表１、２に示すように、フッ素ガスの分圧が５．３kPa｛４０Torr｝以上で、良好な親水性の細孔表面を得ることができた。ただし、比較例６のように、フッ素ガスの濃度が高すぎると、発熱反応により、温度が上昇して分解反応を生じた。
【００４７】
別の実験として、ダイレクトメタノール燃料電池と同じサイズの模擬セットを用いて、上記実施例および比較例で得られたシートから、長さ４０mm、横１０mm、厚さ２mmの試料を切り出して極性液供給体とし、これを横方向に用いて、模擬セットのメタノール容器と燃料極の間を水平につなぎ、容器にメタノール１０重量％水溶液を満たし、１０mmの試料を介して燃料極までメタノール水溶液が供給できることと、またその状態で、燃料極から炭酸ガスを排出できることの確認を行った。その結果、実施例１〜８の極性液供給体を用いて、メタノールの供給と炭酸ガスの排出を同時にできることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の極性液供給体は、メタノールのような極性液を水素源として用い、または極性液を燃料として用いる燃料電池の、改質器または燃料極に極性液を供給する極性液供給装置として有用であり、発生する炭酸ガスを、該供給体を介して排出するタイプの燃料電池、たとえばダイレクトメタノール形燃料電池に、特に有用である。このような極性液供給体を用いた燃料電池は、高圧容器やポンプを必要としないので、安全で、かつ小型・軽量化された燃料電池として有用であり、特にノートパソコン、電子手帳、携帯電話のようなモバイル機器の高性能化に対応し得る電池として、好適である。